计算机内存与外存的区别及使用配合（内存外存区别与搭配；快速缓存；计算机总线结构）

1. 为什么计算机存储会分为内存和外存呢？

• 外部储存器断电可以存储数据，但是读写速度相对于cpu来说很慢，而内存虽然读取速度很快但是断电之后就会丢失数据。
• 访问权限不同CPU只能直接访问内存，外存的东西要先到内存CPU才能处理。
• 我们日常使用的程序，比如字处理程序、网络浏览器等一般都存放在外部存储器硬盘上。但存储在这里的程序不能直接运行，要使用它们时，必须将其装入内部存储器才能正常运行。如果把程序和数据比作某个书房中的书籍，那么存放书籍的书架就相当于计算机的外部存储器，看书用的写字台就相当于内部存储器，要看书的时候就需要先把书从书架上取下来，然后再拿到写字台上去看。
  你很可能遇到过这样的情况：在使用计算机写文档的时候，突然停电了，而你又没有及时保存刚刚写好的文字，再打开计算机时，这些未保存的文字就找不回来了。这就是因为那些未保存的文字，是暂存在内部存储器中的，一旦停电，数据就会丢失。如果你保存了文件，数据就被转移到硬盘中，也就是被存在了外部存储器中，这样遇上停电，数据也不会丢失了。
• 内部存储器的存储容量小，一般存储运行中的程序和数据，它包括随机存储器、只读存储器以及高速缓存。我们日常生活中谈到的内存主要就是指随机存储器。外部存储器的存储容量相对大许多，常见的外部存储器有硬盘、软盘、光盘、U盘等。
  网上找到的关于存储器层次结构图：
  

2. 关于快速缓存

3. 计算机总线结构

详细参考：计算机总线结构详解

4. 计算机程序内存分布（栈、堆、全局/静态、数据区、代码段）

此处找到的是关于手机的，电脑的内存分布也是类似

4.1 存储器

RAM: 随机存取存储器（random access memory）又称作“随机存储器”，是与CPU直接交换数据的内部存储器，也叫主存(内存)。 它可以随时读写，而且速度很快，通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储媒介。存储单元的内容可按需随意取出或存入，且存取的速度与存储单元的位置无关的存储器。这种存储器在断电时将丢失其存储内容，故主要用于存储短时间使用的程序

ROM: 只读存储器（Read-Only Memory），是一种只能读出事先所存数据的固态半导体存储器。 其特性是一旦储存资料就无法再将之改变或删除。通常用在不需经常变更资料的电子或电脑系统中，并且资料不会因为电源关闭而消失,CPU是不能直接访问的，而是需要文件系统/驱动程序(嵌入式中的EMC)将其读到RAM里面，CPU才可以访问。

看一下CPU、RAM、ROM之间的关系图

4.2 存储器

App安装到手机后，存储在ROM中，程序启动后，系统会把App程序从ROM里面拷贝到RAM，然后从RAM里面执行代码。

4.3 RAM内存分布

RAM内存中分5个区

4.3.1 栈区（stack）

• 存放的局部变量、函数的参数值、函数跳转地址

• 先进后出，一旦出了作用域就会被销毁

• 栈区地址从高到低分配

• 自动管理内存

4.3.2 堆区（heap）

• 堆区的内存分配使用的是malloc配合free，new配合delete

• 堆区的地址是从低到高分配

• 需要程序猿管理内存；

4.3.3 全局区／静态区（static）

• 存放全局变量和静态变量（未初始化过 、初始化过）

• 初始化的全局变量和静态变量存放在一块区域，未初始化的全局变量和静态变量在相邻的另一块区域

• 程序结束后由系统释放

4.3.4 常量区

• 常量字符串就是放在这里；

• 存放常量字符串

• 程序结束后由系统释放

4.3.5 代码区

• 存放App代码

• 程序结束后由系统释放

4.3.6 结构示意图

4.4 注意事项：

1.栈区中的变量由编译器负责分配和释放，内存随着函数的运行分配，随着函数的结束而释放，由系统自动完成。只要栈的剩余空间大于所申请空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出

2.当App启动后，代码区，常量区，全局区大小已固定，而堆区和栈区是时时刻刻变化的（堆的创建销毁，栈的弹入弹出），所以当使用一个指针指向这两个区里面的内存时，一定要注意内存是否已经被释放，否则会产生程序崩溃。